(5) GELJET プリンタ
（IPSiO G7570/G717/G515）
亀井稔人、太田喜久、永井希世文、水木正孝㈱リコー ＧＪ事業部 ＧＪ設計統括部

G7570

製品名

１．はじめにパーソナル用途を中心に家庭用プリンタとして広く普及してノズル数
給紙モード

きた。近年、本体価格の低下、耐水性に優れた顔料インクの搭載により、オフィスにてビジネス用途のプリンタとしても使用消費電力

ジーを搭載することにより、これまでインクジェット方式では難しいとされていた普通紙高画質、高速両面印刷、及び低ランニングコストを実現し、仕事用に快適印刷を提供する新C/M/Y/Bk×各色 384 ノズル

C/M/Y/Bk
×192

標準トレイ･手差し
増設トレイ(オプション)

標準トレイ
手差し

6W 以下

省エネモード
動作時平均され始めてきている。
本製品 GELJET プリンタはリコー独自の GELJET テクノロ

G515

最高 3,600×1,200dpi 相当

解像度

インクジェットプリンタはハガキ印刷、光沢写真印刷等のG717

外形寸法

35W 以下(ｵﾌﾟｼｮﾝを除く)

30W 以下(ｵﾌﾟｼｮﾝを除く)

27W 以下W615×D557×H250 W490×D460×H218 W403×D440(増設トレイ装着時) W615×D692×H360 W490×D469×H328 ×H218(A3 セット時)

W615×D692×H250

表２ IPSiO G7570/G717/G515仕様(その他)２．製品の概要

しいタイプのインクジェットプリンタである。

GELJET プリンタは IPSiO G707/G505 を 2004 年 2 月に普通ヘッド

紙高速高画質、低ランニングコストで仕事用ビジネスプリンキャリッジ

搬送ベルトタとして発売を開始した。その後、A3 用紙サイズの対応、ま排紙トレイた、印刷速度、画質の向上を実現し、2005 年 1 月に本製品で両面ユニット本体給紙トレイある IPSiO G7570/G717/G515 を発売した。IPSiO G7570 はGELJET プリンタとして始めて A3 用紙サイズの印刷を可能に

図１ IPSiO G717/G515の構成した製品である。いずれも GELJET テクノロジーを継承した製品で、その主な仕様を表１、表２に示す。また、構成図を図１に示す。

表１ IPSiO G7570/G717/G515仕様（印刷速度）
G7570

G717

G515

モノクロ(チャート①にて出力)

20ppm

21ppm

20ppm

カラー(チャート②にて出力)

20ppm

21ppm

20ppm

モノクロ(チャート③にて出力)

14.5ppm 15.0ppm

10.0ppm

カラー(チャート④にて出力)8.7ppm

8.8ppm

7.5ppmモノクロ(チャート③にて出力)

10.0ppm――

カラー(チャート④にて出力)5.4ppm

―

―

製品名
連続
プリント
速度 A4
A3

ファースト モノクロ(チャート③にて出力)6.0 秒以下

7.5 秒以下

プリント

9 秒以下

10 秒以下A3

カラー(チャート④にて出力)

３．GELJETテクノロジー
３．１． GELJETビスカスインク
現在普及している一般的なインクジェットプリンタでは、普通紙の滲みを抑えるため黒顔料を用いた緩浸透性インクが使われている。このインクの短所としては浸透が遅いため、モノクロ(チャート③にて出力)

8 秒以下――乾燥するまでの待ち時間を要すること、また定着性が低く擦カラー(チャート④にて出力)13 秒以下――れ汚れが発生し易くなるという点があった。そのため、高速

モノクロ（チャート①）、カラー（チャート②）はリコー製作チャート、モノクロ（チャート③）はJEITA標準パターンJ1、カラー（チャート④）はJEITA標準パターンJ6

印字時のスタック性や両面生産性を上げるにはヒーター過熱等の乾燥補助手段が必要と考えられた。

1

GELJET ビスカスインクは高粘度高浸透性の顔料インクとす

その動的表面張力は10～100msecとなり、高粘度でありながらることにより、補助手段を用いず、滲みを少なく、また、裏抜紙への浸透性に優れるインクを実現した。

け濃度を低くすることを実現した。以下、その詳細を説明する。

次にインクが紙に着弾前後に起こる挙動を説明する。図４は第一の特徴として、全色顔料を採用しているという点である。 インクが紙に着弾する時に想定される水分減少による粘度変ビジネス用途に要求される普通紙画像品質、及び画像保存性化の状況を示す。色材濃度5%の低粘度インクは蒸発減量に伴う（耐水性、耐光性）という点から顔料を採用した。

増粘はわずかで、その性状は流動性を保持している。一方、色次にインクの物性値の特徴として、高粘度、高浸透性が上げ材濃度10％の粘度8mPa･sの高粘度インクは蒸発減量30%を超えられる。インク中の色材濃度、溶媒組成をパラメータとして、 ると急激に増粘し、水、保湿剤を含んだ状態で流動性が低下し、表面張力、粘度の異なるインクについて普通紙での印字特性をその性状は広義のGEL状態となる。

比較した。

紙への浸透性に優れ、かつ水分蒸発による急激な増粘ゲル化という特性を持つことにより、従来の浸透性インクにくらべ、

48
3m Pa・s 浸 透 剤 A
3m Pa･s 浸 透 剤 B3m Pa･s 浸 透 剤 A+B8m Pa･s 浸 透 剤 A+B
5m Pa 浸 透 剤 A+B

4644
γ （ｍＮ/ｍ）

4240

紙の表面側にインクが留まりやすく、画像濃度が高く裏抜けが少ないインクとすることができた。

38

図５にシアン部べた部断面の浸透の様子を示す。低粘度イン

3634

クにくらべ表側に留まっていることがわかる。

32

表３に普通紙標準はやいモードでの低粘度の浸透系インクと

3028
1

10100
1000
S u r fa ce A ge （ｍ ｓ ｅ ｃ ）10000の画像特性比較結果を示した。

図２ インクの動的表面張力

initial 8mPa・ｓ3mPa･s
No.1 浸透剤A

803mPa･s
No.3A浸透剤B

10003mPa･sNo.3B浸透剤A+B

60

Viscosity（ｍPa・ｓ）

Contact Angles(deg.）

10000

No.4 浸透剤A+B8mPa･s5mPa･s
No.5 浸透剤A+B
P enetrant A40

Penetrant B
Penetrant A+B

2001101001000
Tim e （ m sec ）initial 3ｍPa・s

1001010000
1010203040
The rate of evaporation loss in quantity（％ ）図３ Type6200紙上でのインクの動的接触角

図４ 乾燥によるインクの粘度変化

GELJETTMviscous ink

図２は最大泡圧法により測定した動的表面張力である。図３はインク5μlを普通紙に接触させた際の動的接触角の変化を示している。8mPa･sの高粘度でありながら、浸透剤AとBを組み合わせたインクは高い浸透性を示している。

Low viscosity ink

一般にインク粘度が高ければ滲みにくいが浸透性が不十分となる。本インクは、種種の組成で浸透性の評価を行い、２種類の浸透剤を組み合わせることで紙への浸透性を向上させた。
図５ シアン印刷紙の断面250表３ 画像濃度と裏抜け濃度（印刷モード：標準はやい）紙種
タイプ 6200

Vibration plate

低粘度インクビスカスインク

濃度

裏抜け濃度

裏抜け

1.170.181.280.15

Piezo non active layer

Conventional
マイリサイクル
ペーパー

1.080.151.15

New development

0.09
図７ 振動板と不活性層部
この高剛性の液室構成により、従来ヘッド（1998 年 7 月に

図６には普通紙高画質モードでの文字拡大図を示す。その発売した IPSiO JET 300 の搭載ヘッド） との比較において、文字品位はレーザープリンタに迫るレベルとなっている。こ等価モデルでのシミュレーション計算結果から圧力発生室内のように特徴的な特性を有するGELJETビスカスインクは普通の圧力は約４倍、固有周期は約 1/2 となった。GELJET ワイド

紙高速両面印刷に対応し、普通紙画質の向上を実現した。

ヘッドの新開発技術により、圧力発生室の高剛性化を達成し、固有周期の短縮を図り、高粘度の GELJET ビスカスインクを高周波数で噴射させることができた。

３．２．２． 駆動制御技術
図８に圧電素子に印加する駆動電圧信号を示す。インク滴の噴射特性は圧力発生室への励振強度と固有周期で決まるため、

図６ GELJETプリンタとレーザプリンタ（RICOH MF717）との普通紙文字画像の比較

圧力発生室の固有周期を利用した駆動制御を行うことで、
M-Dot (Modulated Dot Technology) を実現でき、5pl～36pl

３．２． GLJETワイドヘッドのインク滴を作り出すことが可能となった。最も大きな 36pl

３．２．１． ヘッドの構造の滴を形成する場合には発生パルスを４パルス使用し、パルスヘッドはクラス最大の 1.27 インチの長さで、１列内に 192数分の小滴を噴射させた後、空中で滴を合体させ、紙へ着弾さ個のノズルを２列千鳥配置し、合計 384 ノズルを有している。 せる技術を開発した。１種類の駆動電圧信号から、パルスを選本製品の IPSiO G7570/G717 は１ヘッド１色とした４ヘッド択することで、大中小３種類のインク滴サイズ変調を行うこと構成モデルで、IPSiO G515 は１ヘッド２色とした２ヘッド構が可能となった。

成モデルである。

Recording period

アクチュエータは積層圧電（ピエゾ）方式を採用しており、

1st

2nd

3rd

4th
Dot

圧電素子に発生させる圧電歪を積層厚み方向（d33）に変位さSmall
Dot

せ、振動板を通して圧力発生室を励振し、その容積変化でノズルからインク滴を噴射させている。
また、液室を構成する部材に半導体製造技術を応用したシLargedot

リコンを採用することで、高精度加工を可能にし、さらに、
図７のようにピエゾの不活性層部で支持できるように新開発した振動板形状を採用し剛性を上げている。

図８ 駆動波形信号3No control

Active control
ヘッドPositionof inkmeniscus

搬送ローラTime搬送ベルト
図１０ GELJET BT システム
図９ メニスカス制御

３．４． 画像処理

また、インク滴噴射前後のメニスカス状態を図９に示す。
インク滴を高周波数で安定に噴射させるための技術として、

３．４．１． レベルカラー印刷

駆動電圧信号のパルスに制振駆動部を設けた。これにより、カラー印刷はモノクロ印刷と比較するとランニングコストメニスカスの状態を常に一定に保つことが可能となった。

は高くなる。この理由は YMCK４色のインクを使用する場合、さらに、ヘッドの製造工程での加工ばらつきを固有周期に２次色である RGB を表現するのに、R は M と Y、G は C と Y、B応じた制振駆動部のタイミングを選択することで、噴射のばは C と M の減法混色となり、混色分のインクを消費することらつきを補正することを可能にした。このような駆動制御技になるからである。レベルカラーとはランニングコストをモノ術を用いて GELJET ワイドヘッドを制御することで、高速高画クロ印刷と同等コストにするためのカラー印刷画像処理技術

質を実現している。

である。
ランニングコストはページ当たりの紙へのインク使用量か３．３． GELJET BT システム

ら算出される。図１１に示すのは平均的なビジネス文書である

用紙搬送システムには、レーザープリンタでも使用していJEITA 標準パターン J6 チャートの印刷モードとインク量の関る静電吸着ベルトを用いたGELJET BTシステムを採用している。 係である。前述したように、カラー印刷の方がモノクロ印刷よ一般的なローラ搬送方式の場合、ヘッド前後のローラで紙りインク量が多い。また、レベルカラーはモノクロ印刷と同等を引っ張り合って印刷するため、片側のローラが外れた状態でインク量である。

印刷しなければならない用紙先端部や後端部は、印刷品質が不しかし、インク量を全体的に低減すると画像全体の品質が著安定になり易く、大きな余白を取ることが多い。図１０に示す

しく劣化するため、レベルカラーでは比較的視認性を要求されGELJET BTシステムでは、用紙全面をベルトに吸着させることる文字画像の画像処理は行わず、インク量も変更せずに、グラにより用紙のたわみを押さえて、用紙先端部から後端部までプ

フィックス画像、写真画像に使用するインク量について、画像リント領域を充分に確保でき、レーザープリンタ同等の余白階調に一律係数を乗算し、インクの消費を防ぐ濃度制御画像処3mmを実現している。また、用紙全面を吸着させて搬送するこ理を実施している。とにより、用紙にダメージを与えることなく高速で高精度な自動両面用紙搬送を実現した。

4このように設計された斜め万線ディザマトリクスは、成長
Image/Graphics

カラー印刷

過程で別角度の基調は現れず、階調の連続性に優れていた。

Text
Ink volum

また、斜め万線にすることで、主副走査記録ムラに対しても改善効果があった。GELJET プリンタに今回開発したディザマ＞トリクスを搭載することで、高速高画質を達成できた。

＝＝

４．おわりに

図１１ 印刷モードによるインク量

GELJET プリンタは‘04 年 2 月に発売以来、普通紙高速高画

３．４．２.

中間調ディザマトリックス

質、低ランニングコストで仕事用ビジネスプリンタとして好GELJET プリンタはオフィスでの印刷を中心に考え、オフィ評である。今後もこのテクノロジーを発展させ、GELJET プリスで要求される普通紙への高速高画質化の画像処理技術を搭ンタのシェア拡大を狙いたい。

載した。高速性に有利なディザ処理に着目し、その中でも万線

参考文献ディザを採用することで階調の連続性を保持し、高画質化の実

1) 後藤明彦,坂内昭子,井上智博,小谷野正行,永井希世文：

現を目指した。

高粘度浸透性顔料インク(GELJET ビスカスインク)による共に基準万線パターンである階調Aから階調Cへ成長させる
各階調を設計する手法については、図１２に示したように、ま普通紙対応性の改善,Japan Hardcopy,論文集,(2004),ず、増加分の差分パターンに対して、ハイパスフィルター補正

P.101-104をかけて配置順を決定する。次にこの操作を繰り返し行い差分

2) 野田浩司,尾方賢一,亀井稔人,江口裕俊,木村隆,の各階調パターンを設計する。図１２の下図に基準万線パター

太田善久 :GELJETワイドヘッドによる高速高画質化技術,ンである階調 A とその成長過程の万線パターンの周波数特性

Japan Hardcopy,論文集,(2004),P.85-88.

を示した。ハイパスフィルター補正による効果で低周波側のピ

3) 平野政徳,吉田雅一,亀井稔人 :GELJETプリンタ用ディザマークが抑えられ、且つ基調周波数は高いまま保持することがでトリスク設計手法,Japan Hardcopy,論文集,(2004),P.303-306

きた。

４．おわりにGELJET プリンタは‘04 年2 月に発売以来、普通紙高速高画質、低ランニングコストでビジネス用プリンタとして好評である。
今後もこのテクノロジーを発展させ、GELJET プリンタのシェア拡大を狙いたい。
このように設計された斜め万線ディザマトリクスは、成長過程で別角度の基調は現れず、階調の連続性に優れていた。また、斜め万線にすることで、主副走査記録ムラに対しても改善効果があった。GELJET プリンタに今回開発したディザマトリクスを搭載することで、高速高画質を達成できた。
図１２ ディザマトリックス設計手法

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